JP3358893B2 - ガリウム−インジウム酸化物を含む透明導電体 - Google Patents
ガリウム−インジウム酸化物を含む透明導電体Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
- H01B1/08—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances oxides
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- H01L31/02—Details
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- H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
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- G—PHYSICS
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は導電性材料、特に透明状
態において、電気的導電性を示すようドープされたガリ
ウム−インジウム酸化物GaInO3を含む導電性材料に係
る。
態において、電気的導電性を示すようドープされたガリ
ウム−インジウム酸化物GaInO3を含む導電性材料に係
る。
【０００２】
【従来の技術】一握りの材料のみが電気伝導と光学的透
明性の非常へ有用な組合せを示す。以前用いられた材料
は、光電セル上の電極として用いられたような、金、銀
及び白金の薄膜であった。スズ酸化物被覆を含む広禁制
帯半導体透明電極は、第二次大戦中実用になり（ネサガ
ラス）、インジウム酸化物被覆は１９７０年代に市販さ
さるようになった。ジー・ハッケ（G. Haacke)“透明導
電性被覆”７ アニュアル・レビュー・マテリアル・サ
イエンス（Ann. Rev. Nater. Sci.) ７３−９３（１
９７７）を参照のこと。
明性の非常へ有用な組合せを示す。以前用いられた材料
は、光電セル上の電極として用いられたような、金、銀
及び白金の薄膜であった。スズ酸化物被覆を含む広禁制
帯半導体透明電極は、第二次大戦中実用になり（ネサガ
ラス）、インジウム酸化物被覆は１９７０年代に市販さ
さるようになった。ジー・ハッケ（G. Haacke)“透明導
電性被覆”７ アニュアル・レビュー・マテリアル・サ
イエンス（Ann. Rev. Nater. Sci.) ７３−９３（１
９７７）を参照のこと。
【０００３】透明導電性材料は、視覚伝達システム中の
重要な要素であり、他の多くの種類の用途でも、有用で
ある。たとえば、現在の液晶表示において、透明電極の
アレイは、表示セグメントや励起すべき画素すら規定す
る。更に、透明導電体は、装置パネル上の静電防止被
覆、航空機窓上の加熱要素及び太陽電池上の電極とし
て、使用できる。そのような材料はまた、窓上の熱保持
及び紫外光拒絶被覆としても、有用である。
重要な要素であり、他の多くの種類の用途でも、有用で
ある。たとえば、現在の液晶表示において、透明電極の
アレイは、表示セグメントや励起すべき画素すら規定す
る。更に、透明導電体は、装置パネル上の静電防止被
覆、航空機窓上の加熱要素及び太陽電池上の電極とし
て、使用できる。そのような材料はまた、窓上の熱保持
及び紫外光拒絶被覆としても、有用である。
【０００４】現在入手しうる透明導電性材料に伴う１つ
の難点は、それらの狭い透過スペクトルである。それら
は可視スペクトル中の青い光を吸収し、ある程度、赤い
光を吸収する。たとえば、その高導電性のためによく利
用されるインジウム・スズ酸化物は、青い光を吸収し、
その結果黄又は緑に見える傾向がある。同様に着色され
ることは、亜鉛インジウム酸化物及びカドミウム・スズ
酸化物を含む各種の広禁制帯半導体材料で、観察され
る。そのような吸収は、高パワー水準を必要とし、着色
の選択を制限し、全カラーフラットパネル表示の開発の
障害となっている。第２の難点は、インジウム・スズ酸
化物（ＩＴＯ）（最も広く用いられている透明導電体）
と典型的なガラスの間の、屈折率整合が悪いことから生
じる。ＩＴＯ被覆は、典型的な場合約２．０の屈折率を
有し、一方典型的なガラスは約１．５の屈折率を有す
る。ＩＴＯ／ガラス界面において生じる反射損は、透過
する光の量を減す。従って、透明度が増し、ガラスとの
屈折率整合がよい透明導電性材料の必要性がある。
の難点は、それらの狭い透過スペクトルである。それら
は可視スペクトル中の青い光を吸収し、ある程度、赤い
光を吸収する。たとえば、その高導電性のためによく利
用されるインジウム・スズ酸化物は、青い光を吸収し、
その結果黄又は緑に見える傾向がある。同様に着色され
ることは、亜鉛インジウム酸化物及びカドミウム・スズ
酸化物を含む各種の広禁制帯半導体材料で、観察され
る。そのような吸収は、高パワー水準を必要とし、着色
の選択を制限し、全カラーフラットパネル表示の開発の
障害となっている。第２の難点は、インジウム・スズ酸
化物（ＩＴＯ）（最も広く用いられている透明導電体）
と典型的なガラスの間の、屈折率整合が悪いことから生
じる。ＩＴＯ被覆は、典型的な場合約２．０の屈折率を
有し、一方典型的なガラスは約１．５の屈折率を有す
る。ＩＴＯ／ガラス界面において生じる反射損は、透過
する光の量を減す。従って、透明度が増し、ガラスとの
屈折率整合がよい透明導電性材料の必要性がある。
【０００５】
【本発明の要約】出願人は異価ドープ・ガリウム・イン
ジウム酸化物（GaInO3) は、透明性が増し、屈折率整合
が改善され、現在用いられている広禁制帯半導体と同程
度の電気伝導率が実現できることを見い出した。四価原
子のような異価ドーパントを少量ドープすることによ
り、材料は１０ミリオーム−cm以下の抵抗にできる。そ
れは約１．６の屈折率を有し、ガラス基板上に、多結晶
薄膜として、堆積できる。
ジウム酸化物（GaInO3) は、透明性が増し、屈折率整合
が改善され、現在用いられている広禁制帯半導体と同程
度の電気伝導率が実現できることを見い出した。四価原
子のような異価ドーパントを少量ドープすることによ
り、材料は１０ミリオーム−cm以下の抵抗にできる。そ
れは約１．６の屈折率を有し、ガラス基板上に、多結晶
薄膜として、堆積できる。
【０００６】
Ａ 導電性ドープGaInO3 出願人はGaInO3の導電率は、GaIn1-x MxO3中の少量の異
価ドーパントＭによって増すことを、見い出した。（異
価ドーパントというのは、母体化合物中の他の原子とは
異なる価数をもつドーパントである。）異価ドーパント
は、３以上の価数、好ましくは４価である必要がある。
０．００５＜ｘ＜０．１２であるGaIn1- x SnX O3を用い
た一連の実験において、たとえばGaIn0.94Sn0.06O3は、
０．６μm 厚の薄膜において、２ミリオーム−cmの抵抗
率を示したことが確認された。同様の一連の実験は、
０．００５＜ｘ＜０．１２であるGa1-x GeX InO3は、Ga
In1- x SnX O3と同等の導電性と、同様の光透明性を示す
ことを示した。また、GaIn1- x GeX O3も良好な透明性と
導電性を示した。Ti又はNbをドーピングすると、導電性
は増したが、スズで生じる導電率より、２桁低かった。
GaをSiに置きかえた時、Siのドーピングにより、同様の
結果が得られた。０．２５＞ｘ及び０．００５＜ｙ＜
０．１２であるGa1+x In1-x-y Sny O3及びGa1+x-y Gey
Iny In1-x O3についての一連の実験でも、導電性と良好
な透明性が示された。
価ドーパントＭによって増すことを、見い出した。（異
価ドーパントというのは、母体化合物中の他の原子とは
異なる価数をもつドーパントである。）異価ドーパント
は、３以上の価数、好ましくは４価である必要がある。
０．００５＜ｘ＜０．１２であるGaIn1- x SnX O3を用い
た一連の実験において、たとえばGaIn0.94Sn0.06O3は、
０．６μm 厚の薄膜において、２ミリオーム−cmの抵抗
率を示したことが確認された。同様の一連の実験は、
０．００５＜ｘ＜０．１２であるGa1-x GeX InO3は、Ga
In1- x SnX O3と同等の導電性と、同様の光透明性を示す
ことを示した。また、GaIn1- x GeX O3も良好な透明性と
導電性を示した。Ti又はNbをドーピングすると、導電性
は増したが、スズで生じる導電率より、２桁低かった。
GaをSiに置きかえた時、Siのドーピングにより、同様の
結果が得られた。０．２５＞ｘ及び０．００５＜ｙ＜
０．１２であるGa1+x In1-x-y Sny O3及びGa1+x-y Gey
Iny In1-x O3についての一連の実験でも、導電性と良好
な透明性が示された。
【０００７】図１はGaInO3の結晶構造の多面体表示であ
る。金属原子は多面体の中心にあり、酸素原子は角にあ
る。四面体２０はGaO4を表わし、八面体２１はInO6を表
わす。
る。金属原子は多面体の中心にあり、酸素原子は角にあ
る。四面体２０はGaO4を表わし、八面体２１はInO6を表
わす。
【０００８】GaInO3はGa2O3 の形の１つに類似のβ酸化
ガリウム結晶構造を示す。Ga2O3 と類似のものにおい
て、Gaは２つの結晶学的金属位置：四座標軸位置及び広
座標軸位置である。GaInO3において、Gaは四座標軸位置
にあり、Inは六座標軸位置にある。この類似性の結果、
GaInO3はGa2O3 と連続した範囲で混合する。GaInO3はも
しそれが１０ミリオーム−cm又はそれ以下の抵抗にドー
プされるなら、導電性にドープされる。
ガリウム結晶構造を示す。Ga2O3 と類似のものにおい
て、Gaは２つの結晶学的金属位置：四座標軸位置及び広
座標軸位置である。GaInO3において、Gaは四座標軸位置
にあり、Inは六座標軸位置にある。この類似性の結果、
GaInO3はGa2O3 と連続した範囲で混合する。GaInO3はも
しそれが１０ミリオーム−cm又はそれ以下の抵抗にドー
プされるなら、導電性にドープされる。
【０００９】導電性にドープされたGaInO3の作成方法
は、以下の例を考察すると、理解できる。
は、以下の例を考察すると、理解できる。
【００１０】〔実施例１〕粉末のガリウム酸化物Ga2O
3 、インジウム酸化物In2O3 及びスズ酸化物SnO2を、Ga
In1-x SnX O3に対して適切なモル比が生じるように、重
さをはかる。たとえば、GaIn0.94Sn0.06O3の全重量５グ
ラムの試料に対して、２．００９０グラムのGa2O3 、
２．７９７２グラムのIn2O3 及び０．１９３８グラムの
SnO2を用いた。粉末はともに混合し、機械的な乳ばちと
乳棒で、最低５分間砕き、良好な混合と粉末粒子の接触
を、確実にした。混合した粉末はカバーのある高密度の
アルミニウム酸化物るつぼ中に移し、１１００ないし１
２００℃の温度において、最初１２−１５時間、空気中
で加熱した。得られた粉末は、次に再び機械的に砕き、
カバーされたアルミニウム酸化物るつぼ中に再び入れ、
１３００℃において空気中で、１２−１５時間加熱し
た。第３の粉砕の後、ペレットは標準的な鉄製鋳型中で
加圧した。（典型的な場合、半インチ径のペレットに対
して、３０００ポンドの負荷）次に、ペレットは１３０
０℃において、空気中で６０時間までの時間、再び加熱
した。ペレットは典型的な場合、焼結工程のため、カバ
ーされたアルミニウム酸化物るいぼ内の、それら自身の
組成の粉末上に置かれる。ペレットはこの加熱工程の
後、炉の自然の冷却速度で冷却し、この場合には約３時
間で３００℃に達し、その点でペレットを、炉からとり
出した。得られたペレットは、典型的な場合、GaInO3型
構造の（標準的な粉末Ｘ線回折の検出限界では）単一相
材料である。便利であるため、空気を最初のプロセス工
程の雰囲気として選んだ。酸化物の蒸発を防止する対策
として、るつぼ上にカバーを置いたが、上述の条件下で
は、蒸発を観察していない。第１の空気中での焼結は、
必ずしも１１００−１２００℃の範囲でなくてよいが、
不安定な溶融の可能性を減すため、最初は低温を選ぶ。
空気中で最終的に１３００℃の温度で加熱することによ
り、一組の実験では、１４００℃の空気中での処理よ
り、より十分な導電率が得られた。これらの処理の時間
及び温度は、出発材料の反応性と粉砕操作の効率に依存
すると予想される。たとえば、スパッタリング又はレー
ザ削摩用のセラミックターゲットの作成においては、よ
り短い時間で、同様に十分な結果が得られると、期待さ
れる。
3 、インジウム酸化物In2O3 及びスズ酸化物SnO2を、Ga
In1-x SnX O3に対して適切なモル比が生じるように、重
さをはかる。たとえば、GaIn0.94Sn0.06O3の全重量５グ
ラムの試料に対して、２．００９０グラムのGa2O3 、
２．７９７２グラムのIn2O3 及び０．１９３８グラムの
SnO2を用いた。粉末はともに混合し、機械的な乳ばちと
乳棒で、最低５分間砕き、良好な混合と粉末粒子の接触
を、確実にした。混合した粉末はカバーのある高密度の
アルミニウム酸化物るつぼ中に移し、１１００ないし１
２００℃の温度において、最初１２−１５時間、空気中
で加熱した。得られた粉末は、次に再び機械的に砕き、
カバーされたアルミニウム酸化物るつぼ中に再び入れ、
１３００℃において空気中で、１２−１５時間加熱し
た。第３の粉砕の後、ペレットは標準的な鉄製鋳型中で
加圧した。（典型的な場合、半インチ径のペレットに対
して、３０００ポンドの負荷）次に、ペレットは１３０
０℃において、空気中で６０時間までの時間、再び加熱
した。ペレットは典型的な場合、焼結工程のため、カバ
ーされたアルミニウム酸化物るいぼ内の、それら自身の
組成の粉末上に置かれる。ペレットはこの加熱工程の
後、炉の自然の冷却速度で冷却し、この場合には約３時
間で３００℃に達し、その点でペレットを、炉からとり
出した。得られたペレットは、典型的な場合、GaInO3型
構造の（標準的な粉末Ｘ線回折の検出限界では）単一相
材料である。便利であるため、空気を最初のプロセス工
程の雰囲気として選んだ。酸化物の蒸発を防止する対策
として、るつぼ上にカバーを置いたが、上述の条件下で
は、蒸発を観察していない。第１の空気中での焼結は、
必ずしも１１００−１２００℃の範囲でなくてよいが、
不安定な溶融の可能性を減すため、最初は低温を選ぶ。
空気中で最終的に１３００℃の温度で加熱することによ
り、一組の実験では、１４００℃の空気中での処理よ
り、より十分な導電率が得られた。これらの処理の時間
及び温度は、出発材料の反応性と粉砕操作の効率に依存
すると予想される。たとえば、スパッタリング又はレー
ザ削摩用のセラミックターゲットの作成においては、よ
り短い時間で、同様に十分な結果が得られると、期待さ
れる。
【００１１】空気中での焼結後の材料は、それらの最適
な伝導状態にはない。導電性を改善するためには、更に
処理することが有利である。この処理では、１２００℃
において、セラミック管炉中でＮ2 を流し（約１００cc
／分のＮ2 、典型的な場合約５０−１００ppm の
Ｏ2 ）、１０−１２時間の加熱を用い、やはり炉の自然
の冷却速度で、ペレットを冷却する。この工程では、カ
バーをしたアルミニウム酸化物るつぼと、ペレット用の
粉末ベッドは、必ずしも用いる必要はない。ペレットは
Ｎ2 処理で良好な導電性と、灰ないし白色の光を示し
た。
な伝導状態にはない。導電性を改善するためには、更に
処理することが有利である。この処理では、１２００℃
において、セラミック管炉中でＮ2 を流し（約１００cc
／分のＮ2 、典型的な場合約５０−１００ppm の
Ｏ2 ）、１０−１２時間の加熱を用い、やはり炉の自然
の冷却速度で、ペレットを冷却する。この工程では、カ
バーをしたアルミニウム酸化物るつぼと、ペレット用の
粉末ベッドは、必ずしも用いる必要はない。ペレットは
Ｎ2 処理で良好な導電性と、灰ないし白色の光を示し
た。
【００１２】〔実施例２〕Ga2O3 、GeO2及びIn2O3 を適
切なモル比で混合し、実施例１で述べたプロセス条件を
用い、Ga1-x GeX InO3を生成する。Ga0.92Ge0.08InO3
５グラムを得る例では、１．８４７０グラムのGa2O3 、
０．１７９２グラムのGeO2、２．９７３７グラムのIn2O
3 を用いる。
切なモル比で混合し、実施例１で述べたプロセス条件を
用い、Ga1-x GeX InO3を生成する。Ga0.92Ge0.08InO3
５グラムを得る例では、１．８４７０グラムのGa2O3 、
０．１７９２グラムのGeO2、２．９７３７グラムのIn2O
3 を用いる。
【００１３】〔実施例３〕Ga2O3 、In2O3 及びSnO2を適
切なモル比で混合し、実施例１で述べたプロセス条件を
用い、Ga1-x SnX InO3を生成する。Ga0.96Sn0.04InO3を
５グラムを得る例では、１．９１５８グラムのGa2O3 、
０．１２８３グラムのSnO2及び２．９５５９グラムのIn
2O3 を用いる。
切なモル比で混合し、実施例１で述べたプロセス条件を
用い、Ga1-x SnX InO3を生成する。Ga0.96Sn0.04InO3を
５グラムを得る例では、１．９１５８グラムのGa2O3 、
０．１２８３グラムのSnO2及び２．９５５９グラムのIn
2O3 を用いる。
【００１４】〔実施例４〕Ga2O3 、In2O3 及びTiO2（二
酸化チタン）を適切なモル比で混合し、実施例１で述べ
たプロセス条件を用い、GaIn1-x TiX O3を生成する。Ga
In0.96Ti0.04O3を５グラム得る例では、２．０３５８グ
ラムのGa2O3 、０．０６９４グラムのTiO2、及び２．８
９４８グラムのIn2O3 を用いる。
酸化チタン）を適切なモル比で混合し、実施例１で述べ
たプロセス条件を用い、GaIn1-x TiX O3を生成する。Ga
In0.96Ti0.04O3を５グラム得る例では、２．０３５８グ
ラムのGa2O3 、０．０６９４グラムのTiO2、及び２．８
９４８グラムのIn2O3 を用いる。
【００１５】〔実施例５〕Ga2O3 、In2O3 及びSiO2（二
酸化シリコン）を適切なモル比で混合し、実施例１で述
べたプロセス条件を用い、Ga1-x SiX InO3を生成する。
酸化シリコン）を適切なモル比で混合し、実施例１で述
べたプロセス条件を用い、Ga1-x SiX InO3を生成する。
【００１６】〔実施例６〕Ga2O3 、In2O3 、GeO2及びSn
O2を適切なモル比で混合し、実施例１で述べたプロセス
条件を用い、Ga1-x GeX In1-y Sny O3を生成する。
O2を適切なモル比で混合し、実施例１で述べたプロセス
条件を用い、Ga1-x GeX In1-y Sny O3を生成する。
【００１７】〔実施例７〕焼結後、ペレットをＮ2 では
なく、窒素−水素（１５モルパーセントの水素）雰囲気
中で、１２００℃ではなく６００−６５０℃の温度にお
いて加熱することを除き、実施例１のプロセス条件を用
いる。このプロセスにより、２ミリオーム−cmの導電率
が得られ、これはバルクのドープされたGaInO3では、最
も高い。
なく、窒素−水素（１５モルパーセントの水素）雰囲気
中で、１２００℃ではなく６００−６５０℃の温度にお
いて加熱することを除き、実施例１のプロセス条件を用
いる。このプロセスにより、２ミリオーム−cmの導電率
が得られ、これはバルクのドープされたGaInO3では、最
も高い。
【００１８】〔実施例８〕最高の導電率を必要としない
用途のため、焼結後のドープされていないＧａＩｎＯ３
のペレットは、還元性雰囲気（たとえば６００−６５０
℃における窒素−水素（１５モルパーセント水素））中
で、加熱できる。そのようなターゲットは、導電性薄膜
を生じる。それらは、酸素空孔により、効果的にドープ
されると信じられる。
用途のため、焼結後のドープされていないＧａＩｎＯ３
のペレットは、還元性雰囲気（たとえば６００−６５０
℃における窒素−水素（１５モルパーセント水素））中
で、加熱できる。そのようなターゲットは、導電性薄膜
を生じる。それらは、酸素空孔により、効果的にドープ
されると信じられる。
【００１９】Ｂ 導電性ドープＧａＩｎＯ３で被覆した
基板 導電性ドープGaInO3の基本的な用途は、ガラス、半導
体、又はプラスチックといった基板上の透明被覆を行う
ことと考えられる。たとえば、０．４μm ないし１．１
μm の任意の波長の光を透過させられる材料の性能は、
窓、太陽電池又は表示デバイス用の被覆材料として、有
用なものにする。そのように被覆された基板により、紫
外及び赤外を反射しながら、可視光は選択的に入射が可
能になる。図２は導電性ドープGaInO3を含む薄い層３１
で被覆された透明ガラスのような基板３０の概略断面図
である。被覆は典型的な場合０．１μm ないし１μm の
厚さを有する連続した多結晶層の形が好ましい。
基板 導電性ドープGaInO3の基本的な用途は、ガラス、半導
体、又はプラスチックといった基板上の透明被覆を行う
ことと考えられる。たとえば、０．４μm ないし１．１
μm の任意の波長の光を透過させられる材料の性能は、
窓、太陽電池又は表示デバイス用の被覆材料として、有
用なものにする。そのように被覆された基板により、紫
外及び赤外を反射しながら、可視光は選択的に入射が可
能になる。図２は導電性ドープGaInO3を含む薄い層３１
で被覆された透明ガラスのような基板３０の概略断面図
である。被覆は典型的な場合０．１μm ないし１μm の
厚さを有する連続した多結晶層の形が好ましい。
【００２０】基板３０の被覆方法は、以下の例を考える
ことにより、理解できる。
ことにより、理解できる。
【００２１】〔実施例９〕（レーザ削摩による堆積） Ga0.9Ge0.1InO3の加圧したペレットを、パルスレーザ堆
積真空チャンバのターゲットホルダ中に置き、ターゲッ
トに面し、ターゲットから約８cmに置かれた加熱可能な
基板ホルダ上に、ガラス質石英基板をマウントした。チ
ャンバは１−１０×１０-7Torrの基本圧力に排気し、１
ｍTorrの酸素を、チャンバ内に供給した。基板を２５０
℃に加熱し、次にターゲットに１０Hzのパルスくり返し
速度で、２４８nmで動作するKrF エキシマレーザからの
パルスを照射した。ターゲット上のレーザのエネルギー
密度は、１−４Ｊ／cm2 であった。堆積速度は１時間当
り、１０００−１５００オングストロームであった。数
千オングストローム成長した後、チャンバを再び排気
し、基板を室温まで冷却させた。続いてチャンバからと
り出した薄膜は、良好な導電性を有し、目には透明であ
った。
積真空チャンバのターゲットホルダ中に置き、ターゲッ
トに面し、ターゲットから約８cmに置かれた加熱可能な
基板ホルダ上に、ガラス質石英基板をマウントした。チ
ャンバは１−１０×１０-7Torrの基本圧力に排気し、１
ｍTorrの酸素を、チャンバ内に供給した。基板を２５０
℃に加熱し、次にターゲットに１０Hzのパルスくり返し
速度で、２４８nmで動作するKrF エキシマレーザからの
パルスを照射した。ターゲット上のレーザのエネルギー
密度は、１−４Ｊ／cm2 であった。堆積速度は１時間当
り、１０００−１５００オングストロームであった。数
千オングストローム成長した後、チャンバを再び排気
し、基板を室温まで冷却させた。続いてチャンバからと
り出した薄膜は、良好な導電性を有し、目には透明であ
った。
【００２２】例１０（スパッタリングによる堆積） Ga1-x SnX InO3の加圧したペレットを、dcマグネトロン
スパッタ堆積チャンバのターゲットホルダ中に置いた。
コーニングガラス及び溶融シリカ基板を、２つの形態で
ターゲットの近くに置いた。（１）ターゲットの直下で
軸上の配置 （２）スパッタガンの端部から約０．５−
２．０cmのプラズマ柱の外の軸からずれた配置。チャン
バは排気し、４−２０ｍTorrでアルゴン−酸素の混合物
（１５−１の比率）から成るスパッタガスを導入した。
基板を２５０℃−５００℃に加熱した。ターゲット３５
０Ｖのdc電圧、０．７８Ａの電流、２５ワットのパワー
レベルで動作するスパッタガン（ＵＳ１”マグネトロン
源）で照射した。成長速度は軸上の配置で１時間当り約
１．３μm で、軸からずれた配置では１時間当り０．２
５ないし０．５μm であった。薄膜は０．４μm 厚の薄
膜で約２．５ミリオーム−cmの抵抗率を有し、緑ないし
青の領域で、インジウム・スズ酸化物に勝る透過率を示
した。
スパッタ堆積チャンバのターゲットホルダ中に置いた。
コーニングガラス及び溶融シリカ基板を、２つの形態で
ターゲットの近くに置いた。（１）ターゲットの直下で
軸上の配置 （２）スパッタガンの端部から約０．５−
２．０cmのプラズマ柱の外の軸からずれた配置。チャン
バは排気し、４−２０ｍTorrでアルゴン−酸素の混合物
（１５−１の比率）から成るスパッタガスを導入した。
基板を２５０℃−５００℃に加熱した。ターゲット３５
０Ｖのdc電圧、０．７８Ａの電流、２５ワットのパワー
レベルで動作するスパッタガン（ＵＳ１”マグネトロン
源）で照射した。成長速度は軸上の配置で１時間当り約
１．３μm で、軸からずれた配置では１時間当り０．２
５ないし０．５μm であった。薄膜は０．４μm 厚の薄
膜で約２．５ミリオーム−cmの抵抗率を有し、緑ないし
青の領域で、インジウム・スズ酸化物に勝る透過率を示
した。
【００２３】図３は従来のＩＴＯ（曲線２）と比較した
導電性ドープGaInO3（曲線１）の吸収スペクトルを、グ
ラフで示したものである。図からわかるように、GaInO3
薄膜は、可視スペクトルに渡って、均一なわずかな吸収
を示す。尚、縦軸は吸収係数（ＡＢＳ ＣＯＥＦＦ）を
示す。
導電性ドープGaInO3（曲線１）の吸収スペクトルを、グ
ラフで示したものである。図からわかるように、GaInO3
薄膜は、可視スペクトルに渡って、均一なわずかな吸収
を示す。尚、縦軸は吸収係数（ＡＢＳ ＣＯＥＦＦ）を
示す。
【図１】GaInO3の表わされる多面体表示である。
【図２】導電性にドープされたGaInO3で被覆された基板
の概略断面図である。
の概略断面図である。
【図３】従来のＩＴＯと比較するため、導電性にドープ
されたGaInO3について、波長対吸収をグラフで表示した
図である。
されたGaInO3について、波長対吸収をグラフで表示した
図である。
２０ 四面体 ２１ 八面体 ３０ 基板 ３１ 層
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−272612（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01B 5/14 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)
Claims (10)
- 【請求項１】 ３以上の価数を有する異価材料でドープ
された、ＧａＩｎＯ３型結晶系からなる透明導電性材料
であって、前記異価材料はＧａまたはＩｎ以外の原子か
らなり、かつＧａまたはＩｎと異なる価数を有している
透明導電性材料。 - 【請求項２】 １０ミリオーム-ｃｍ以下の抵抗値にな
るように、３以上の価数を有する異価材料でドープされ
た、ＧａＩｎＯ３型結晶系からなる透明導電性材料であ
って、前記異価材料はＧａまたはＩｎ以外の原子からな
り、かつＧａまたはＩｎと異なる価数を有している透明
導電性材料。 - 【請求項３】 ＧａＩｎ１−ｘＭｘＯ３型結晶系（Ｍ
は、３以上の価数の異価材料で、０．００５＜ｘ＜０．
１２）からなる透明導電性材料であって、前記異価材料
はＧａまたはＩｎ以外の原子からなり、かつＧａまたは
Ｉｎと異なる価数を有している透明導電性材料。 - 【請求項４】 Ｇａ１−ｘＭｘＩｎＯ３型結晶系（Ｍ
は、３以上の価数の異価材料で、０．００５＜ｘ＜０．
１２）からなる透明導電性材料であって、前記異価材料
はＧａまたはＩｎ以外の原子からなり、かつＧａまたは
Ｉｎと異なる価数を有している透明導電性材料。 - 【請求項５】 前記異価材料は４価の材料である請求項
１、２、３または４に記載の透明導電性材料。 - 【請求項６】 Ｇａ１−ｘＭｘＩｎ１−ｙＭ'ｙＯ３型
結晶系（Ｍ，Ｍ'は、３以上の価数を有する異価材料）
からなる透明導電性材料であって、前記異価材料はＧａ
またはＩｎ以外の原子からなり、かつＧａまたはＩｎと
異なる価数を有している透明導電性材料。 - 【請求項７】 ＭはＧｅで、Ｍ'はＳｎである、請求項
６に記載の透明導電性材料。 - 【請求項８】 Ｇａ１＋ｘＩｎ１‐ｘ‐ｙＭｙＯ３型結
晶系（Ｍは、３以上の価数を有する異価材料であり、
０．２５＞ｘかつ０．００５＜ｙ＜０．１２）からなる
透明導電性材料であって、前記異価材料はＧａまたはＩ
ｎ以外の原子からなり、かつＧａまたはＩｎと異なる価
数を有している透明導電性材料。 - 【請求項９】 Ｇａ１+ｘ‐ｙＭｙＩｎ１‐ｘＯ３型結
晶系（Ｍは、３以上の価数を有する異価材料であり、
０．２５＞ｘかつ０．００５＜ｙ＜０．１２）からなる
透明導電性材料であって、前記異価材料はＧａまたはＩ
ｎ以外の原子からなり、かつＧａまたはＩｎと異なる価
数を有している透明導電性材料。 - 【請求項１０】 前記異価材料が、スズ、ゲルマニウ
ム、シリコン、ニオブおよびチタンを含む群から選択さ
れた材料からなる、請求項１，２，３，４，５，６，８
あるいは９に記載の透明導電性材料。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/143,811 US5407602A (en) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | Transparent conductors comprising gallium-indium-oxide |
| US143811 | 1993-10-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07182924A JPH07182924A (ja) | 1995-07-21 |
| JP3358893B2 true JP3358893B2 (ja) | 2002-12-24 |
Family
ID=22505756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26299594A Expired - Fee Related JP3358893B2 (ja) | 1993-10-27 | 1994-10-27 | ガリウム−インジウム酸化物を含む透明導電体 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5407602A (ja) |
| EP (1) | EP0651399B1 (ja) |
| JP (1) | JP3358893B2 (ja) |
| KR (1) | KR100328154B1 (ja) |
| CA (1) | CA2130539C (ja) |
| DE (1) | DE69407925T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10446651B2 (en) | 2016-09-14 | 2019-10-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Oxide semiconductor, semiconductor device, semiconductor memory device, and solid-state imaging device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE29711973U1 (de) * | 1997-07-08 | 1998-11-05 | Firma Glas-Platz, 51580 Reichshof | Elektrische Vorrichtung, elektrisches Gerät bzw. Beleuchtungsvorrichtung |
| US6480633B1 (en) * | 1999-06-17 | 2002-11-12 | Agere Systems Inc. | Electro-optic device including a buffer layer of transparent conductive material |
| JP2001307553A (ja) * | 2000-04-24 | 2001-11-02 | Geomatec Co Ltd | 透明導電膜およびその製造方法並びにその用途 |
| KR100776505B1 (ko) * | 2000-12-30 | 2007-11-16 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 액정표시장치의 화소전극 제조 방법 |
| US6645843B2 (en) * | 2001-01-19 | 2003-11-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Pulsed laser deposition of transparent conducting thin films on flexible substrates |
| JP4324470B2 (ja) * | 2001-08-02 | 2009-09-02 | 出光興産株式会社 | スパッタリングターゲット、透明導電膜およびそれらの製造法 |
| KR20040045013A (ko) * | 2001-09-27 | 2004-05-31 | 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 | 스퍼터링 타겟 및 투명 도전막 |
| JP4006994B2 (ja) * | 2001-12-18 | 2007-11-14 | 株式会社リコー | 立体構造体の加工方法、立体形状品の製造方法及び立体構造体 |
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| US7297977B2 (en) * | 2004-03-12 | 2007-11-20 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Semiconductor device |
| US8314420B2 (en) * | 2004-03-12 | 2012-11-20 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Semiconductor device with multiple component oxide channel |
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| JP4816116B2 (ja) * | 2006-02-08 | 2011-11-16 | 住友金属鉱山株式会社 | スパッタリングターゲット用酸化物焼結体および、それを用いて得られる酸化物膜、それを含む透明基材 |
| JP4816137B2 (ja) * | 2006-02-24 | 2011-11-16 | 住友金属鉱山株式会社 | 透明導電膜及び透明導電性基材 |
| KR100813854B1 (ko) * | 2007-04-23 | 2008-03-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기 발광 소자 및 그 제조방법 |
| KR101596211B1 (ko) | 2007-07-06 | 2016-02-22 | 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤 | 산화물 소결물체와 그 제조 방법, 타겟, 및 그것을 이용해 얻어지는 투명 도전막 및 투명 도전성 기재 |
| KR101481855B1 (ko) * | 2008-03-06 | 2015-01-12 | 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤 | 반도체 발광소자, 반도체 발광소자의 제조방법 및 이 반도체 발광소자를 사용한 램프 |
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